DE69531098T2

DE69531098T2 - Piperidine und pyrrolidine

Info

Publication number: DE69531098T2
Application number: DE69531098T
Authority: DE
Inventors: Karsten Lundgren; Ole Kirk
Original assignee: Novo Nordisk AS
Current assignee: Novo Nordisk AS
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2015-03-10
Also published as: AU1890295A; JP4128615B2; JPH09509947A; WO1995024391A1; ATE243196T1; DE69531098D1; EP0749423A1; EP0749423B1; JP2008056688A

Description

Gebiet dieser Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Verbindungen, die Verwendung dieser Verbindungen als Medikament, die Verwendung dieser bei der Herstellung eines Arzneimittels mit der Wirkung als Hemmstoff für Leberglykogenphosphorylase, die Hemmung der Glukoseproduktion durch die Leber zur Behandlung von Diabetes und diese Verbindungen enthaltende Arzneimittel.
Hintergrund dieser Erfindung
Diabetes ist durch einen beeinträchtigten Glukosestoffwechsel gekennzeichnet, der sich unter anderem durch einen erhöhten Blutglukosegehalt bei Diabetespatienten äußert. Zugrunde liegende Defekte führen zu einer Einordnung von Diabetes in zwei Hauptgruppen: Diabetes Typ 1, oder Insulin-erfordernde Diabetes mellitus (insulin demanding diabetes mellitus, IDDM), der auftritt, wenn Patienten in ihren Bauchspeicheldrüsen Insulin produzierende β-Zellen fehlen, oder Diabetes Typ 2, oder nicht Insulin-abhängige Diabetes mellitus (non-insulin dependent diabetes mellitus, NIDDM), der bei Patienten mit einer beeinträchtigten β-Zellfunktion neben einem Bereich anderer Abnormalitäten auftritt.
Patienten mit Diabetes Typ 1 werden gegenwärtig mit Insulin behandelt, während die Mehrheit an Patienten mit Diabetes Typ 2 entweder mit β-Zellfunktion stimulierenden Sulfonylharnstoffen oder mit anderen Mitteln, die die Gewebeempfindlichkeit der Patienten für Insulin erhöhen, oder mit Insulin behandelt werden.
Unter den zur Erhöhung der Gewebeempfindlichkeit für Insulin verabreichten Mitteln ist Metformin ein repräsentatives Beispiel.
Obwohl Sulfonylharnstoffe allgemein bei der Behandlung von NIDDM verwendet werden, ist diese Therapie in den meisten Fällen nicht zufrieden stellend: Bei einer Vielzahl von NIDDM-Patienten reichen Sulfonylharnstoffe zur Normalisierung der Blutzuckergehalte nicht aus, und es besteht für die Patienten deshalb ein hohes Risiko, dass diabetische Komplikationen auftreten. Auch verlieren viele Diabetespatienten allmählich die Fähigkeit, auf die Behandlung mit Sulfonylharnstoffen anzusprechen, weshalb sie allmählich zur Insulinbehandlung getrieben werden. Diese Verlagerung bei Patienten von oralen hypoglykämischen Mitteln zur Insulintherapie wird gewöhnlich dem Abbau der β-Zellen bei NIDDM-Patienten zugeschrieben.
Bei Normalen sowie bei Diabetikern produziert die Leber zur Vermeidung von Hypoglykämie Glukose. Diese Glukoseproduktion wird entweder von der Glukosefreisetzung von Glykogenspeichern oder von Glukoneogenese, die eine neue intrazelluläre Glukosesynthese ist, abgeleitet. Beim Diabetes Typ 2 ist jedoch die Regulierung der hepatischen Glukoseabgabe schlecht gesteuert und erhöht und kann nach einem Fasten über Nacht verdoppelt werden. Außerdem liegt bei diesen Patienten eine starke Wechselbeziehung zwischen den erhöhten Plasmaglukosegehalten nach dem Fasten und der Geschwindigkeit von hepatischer Glukoseproduktion vor (überprüft in R. A. De Fronzo: Diabetes 37 (1988), 667–687; A. Consoli: Diabetes Care 15 (1992), 430–441 und J. E. Gerich: Horm. Metab. Res. 26 (1992), 18–21). Gleichermaßen ist die hepatische Glukoseproduktion in Diabetes Typ 1 erhöht, wenn die Erkrankung durch eine Insulinbehandlung nicht genau kontrolliert wird.
Da bestehende Therapieformen für Diabetes zu keiner ausreichenden glykämischen Steuerung führen und deshalb nicht zufrieden stellend sind, besteht eine große Nachfrage nach neuen therapeutischen Ansätzen. Da bekannt ist, dass die Leber bei Diabetes eine erhöhte Glukoseproduktion aufweist, sind Verbindungen, die diese Aktivität hemmen, sehr erwünscht.
In letzter Zeit wurden Patente über Hemmstoffe für das Leber-spezifische Enzym Glukose-6-phosphatase, das zur Freisetzung von Glukose durch die Leber nötig ist, z. B. die Deutschen Offenlegungsschriften Nr. 4,202,183 und 4,202,184 und die Japanische Patentanmeldung Nr. 4-58565, eingereicht. Alle diese bekannten Verbindungen sind Benzolderivate.
Die Internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 92/16640 betrifft Di-, Tri- und Tetrasaccharide, die Substrate oder Hemmstoffe für Glykosyltransferase und Glykosidaseenzyme sind. Einige darin erwähnte spezifische Verbindungen sind 2,3,4,5-Tetrahydroxypiperidin, 3,4,5-Trihydroxy-6-methylpiperidin und 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin.
Die Internationale Patentanmeldung Nr. WO 92/21657 betrifft bestimmte ω-Deoxyazapyranosen, z. B. in Anspruch 16 davon erwähntes 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin. Es wird dargelegt, dass diese Verbindungen Glucosidasehemmende Eigenschaften aufweisen.
Die Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 528,495 A1 betrifft eine Klasse von azacyclischen Verbindungen, d. h. Verbindungen, die ein azacyclisches Ringsystem umfassen, das durch eine Arylmethyloxy- oder eine Arylmethylthioeinheit substituiert ist. Diese Verbindungen können als Tachykininantagonisten nützlich sein.
Die Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 375,651 A1 betrifft 1,4-Dideoxy-1,4-imino-L-allitol und Derivate davon mit Glykosidasehemmender Aktivität.
Das Europäische Patent Nr. 947 B2 betrifft Derivate von 3,4,5-Trihydroxypiperidin mit α-Glukosidase-hemmender Aktivität, das zur Behandlung von Diabetes verwendet werden kann.
Das Europäische Patent Nr. 22,192 B 1 betrifft 1-Alkadien-2,4-yl-2-hydroxymethyl-3,4,5-trihydroxypiperidine mit maximaler Wirkung auf α-Glukosidasehydrolasen und flüssige Absorption, das zur Behandlung von Diabetes verwendet werden kann.
Die Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 481,950 A2 betrifft 3-Fluoranaloga von 2-Hydroxymethyl-4,5-dihydroxypiperidinen mit Glycosidase-hemmender Aktivität.
In J. Am. Chem. Soc. 113 (1991), 6678 sind 3,4-Dihydroxypiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin und 3,4-Dihydroxy-6-methylpiperidin als neue Verbindungen beschrieben.
In J. Cell. Biochem., 1994, Suppl. 18D, 194 (veröffentlicht am 9. März 1994) sind einige katalytische Antikörper, z. B. (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidinhydrochlorid und Methyl-6,7-dideoxy-7-((3R,4R,SR)-3,4-dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidinyl)-α-D-glucoheptopyranosidhydrochlorid beschrieben.
In Dansk Kemi 74 (1993), 31 ist erwähnt, dass Ms. Jespersen einen Bericht (Dissertation) schreibt, der die Synthese von (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin betrifft, und es wird darin dargelegt, dass dieser Bericht möglicherweise verfügbar ist. In diesem Bericht ist dargelegt, dass diese Verbindung ein möglicher Glykosidase-Hemmstoff ist. Auch ist in diesem Bericht 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin als Zwischenverbindung erwähnt.
Außerdem ist es wissenschaftlich weithin anerkannt, dass die Hemmung von Glykogenphosphorylase ein geeignetes Ziel für die Behandlung von Diabetes ist (Martin et al., 1991, Biochemistry 30: 10101-16; Oikonomakos et al., 1994, Eur. J. Drug Metab, Pharmakokin. 3: 185-92). Diese Gruppen wurden als Glukoseanaloga verwendet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbindungen bereitzustellen, die als Medikamente verwendet werden können.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist, es Verbindungen bereitzustellen, die wirksam bei der Behandlung von Diabetes verwendet werden können.
Noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, Verbindungen bereitzustellen, die wirksam als Hemmstoffe für die Glukoseproduktion durch die Leber verwendet werden können.
Kurze Beschreibung dieser Erfindung
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Verbindungen gemäß Anspruch 1 interessante pharmakologische Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel können die erfindungsgemäßen Verbindungen bei der Behandlung von Diabetes verwendet werden. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Verbindungen als Hemmstoffe für die Glukoseproduktion durch die Leber wirksam. Demzufolge können die erfindungsgemäßen Verbindungen zur Behandlung der erhöhten Plasma-Glukosegehalte bei Diabetikern verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung dieser Erfindung
Nachstehend ist der Begriff Alkyl, allein oder in Kombination mit einer anderen Einheit verwendet, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe, die vorzugs weise nicht mehr als 8 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt nicht mehr als 4 Kohlenstoffatome enthält. Besonders bevorzugte Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, Propyl und Isopropyl.
Vorzugsweise ist Hydroxyalkyl Hydroxymethyl oder Hydroxyethyl. Vorzugsweise ist Alkoxy Methoxy oder Ethoxy. Vorzugsweise ist Halogen Chlor, Brom oder Fluor. Vorzugsweise ist Alkylamino Methylamino. Vorzugsweise ist Acylamino Alkylcarbonylamino, weiter bevorzugt Acetylamino. Vorzugsweise ist Dialkylamino N,N-Dimethylamino. Vorzugsweise ist Carboxyalkyl Methoxycarbonyl. Vorzugsweise ist Alkylthio Methylthio oder Ethylthio. Vorzugsweise ist Alkenyl Ethenyl oder Propenyl. Vorzugsweise ist Alkylphenyl o-, m- oder p-Tolyl.
Wird der Begriff Trialkylammoniumion hier ohne Angabe darüber, an welches Ion es gebunden ist, verwendet, sollte es klar sein, dass es an ein Ion, vorzugsweise den Rest einer Säure, von welcher z. B. ein Wasserstoffatom entfernt wurde, gebunden ist. Ähnliche Betrachtungen gelten für die Begriffe quartäres Ammoniumbasenion und N,N,N-Trialkylammoniumion.
Der Begriff Monosaccharideinheit bezeichnet ein Monosaccharid, von welchem ein Wasserstoffatom entfernt wurde. Beispiele für bevorzugte Monosaccharide, die zum Bilden solcher Einheiten (R₁) verwendbar sind, sind Glukose, Fructose, Galaktose, Mannose und Methyl-6,7-dideoxy-D-gluko-hepto-pyranosid.
Beispiele für bevorzugte Verbindungen sind (3R,4R,5R)-3,4-dhydroxy-5-hydroxymethylpipertdin, 3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin, 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin-N-(7-(methyl-6,7-dideoxy-D-gluko-heptopyranosid)), 3,4-Dihydroxy-5-ethylpiper-idin, 3,4-Dihydroxy-5-propylpiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-isopropylpiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-hydroxyethylpiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-fluormethylpiperidin, 3,4-Dihydroxy-5-chlormethylpiperidin, 3-Hydroxy-4-fluor-5-hydroxymethylpipert-din, 3-Hydroxy-4-chlor-5-hydroxymethylpiperidin, 3- Fluor-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin, 3-Chlor-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin und N-Methyl-3,4-dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin.
Die Verbindungen der Formel I können als Enantiomerengemisch vorliegen, das, falls gewünscht, in die einzelnen reinen Enantiomere aufgetrennt werden kann. Diese Auftrennung kann günstigerweise durch fraktionelle Kristallisation aus verschiedenen Lösungsmitteln der Salze der Verbindungen der Formel I mit optisch aktiven Säuren oder durch andere an sich bekannte Verfahren, z. B. chirale Säulenchromatografie durchgeführt werden. Diese Erfindung schließt alle Isomere, ob aufgetrennt oder als Gemische davon, ein.
Beispiele für pharmazeutisch verträgliche Salze sind Säureadditionssalze mit nicht-toxischen Säuren, entweder anorganische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, oder organische Säuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Bernsteinsäure, Glukonsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Ascorbinsäure, Benzoesäure, Embonsäure, Methansulfonsäure und Malonsäure.
Die Verbindungen der Formel I werden durch dem Fachmann an sich bekannte Verfahren, z. B. wie folgt beschrieben, hergestellt. Eine Synthesestrategie kann ein chirales Cerny-Epoxid (Tanka, T. und Cerny, M Collection Czechoslov. Chem. Commun: 36 (1971), 2216) einsetzen, das durch ein Reagenz geöffnet wird, um eine Hydroxymethylgruppe (wie nachstehend in Beispiel 1 veranschaulicht) oder einen anderen Alkyl- oder substituierten Alkylsubstituenten einzubringen. Nach der Hydrolyse der Anhydrobindung könnte die Pentodialdose durch oxidative Spaltung der Kohlenstoffkette erhalten werden. Wie in Beispiel 1 veranschaulicht, wurde (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin durch reduktive Aminierung der Pentodialdose hergestellt. Gleichermaßen können andere Verbindungen der allgemeinen Formel I durch die vorstehende Strategie hergestellt werden. Eine Vielzahl an funktionellen Gruppen kann in die, wie vorstehend umrissen, hergestellten Verbindungen durch dem Fachmann bekannte Verfahren eingebracht werden.
Arzneimittel
Diese Erfindung stellt ferner Arzneimittel bereit, die mindestens eine Verbindung der Formel I oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon in Verbindung mit einem pharmazeutisch verträglichen Träger umfassen. Solche Zusammensetzungen können in Form von Pulvern, Lösungen oder Suspensionen, die in Dosierungseinheitsformen aufgeteilt werden können oder nicht, oder in Form von Kapseln oder Tabletten vorliegen.
Die Arzneimittel dieser Erfindung können Träger, Verdünnungsmittel, Absorptionsverbesserer, Tablettensprengmittel und andere Zusatzstoffe enthalten, die günstigerweise auf dem Fachgebiet verwendet werden. Die Pulver und Tabletten enthalten vorzugsweise 5 bis 99 %, besonders bevorzugt 10 bis 90%, des Wirkstoffs. Beispiele für feste Träger sind Magnesiumcarbonat, Magnesiumstearat, Dextrin, Laktose, Zucker, Talkum, Gelatine, Pektin, Tragant, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose, niedrig schmelzende Wachse und Kakaobutter.
Flüssige Zusammensetzungen schließen sterile Lösungen, Suspensionen und Emulsionen ein, die für parenterale Verabreichung geeignet sind.
Der Verabreichungsweg für die eine Verbindung der Formel I enthaltenden Zusammensetzungen kann ein beliebiger Weg sein, der den Wirkstoff wirksam zu der Wirkstelle transportiert, wobei der orale oder nasale Weg bevorzugt wird.
Die Verordnung für einen mit den erfindungsgemäßen Verbindungen zu behandelnden Patienten sollte vom Fachmann bestimmt werden. Die bei der Therapie zu verabreichende Tagesdosis kann durch einen Arzt bestimmt werden und hängt von der jeweilig eingesetzten Verbindung, dem Verabreichungsweg und dem Alter und Zustand des Patienten ab. Eine günstige Tagesdosis kann weniger als etwa 1 g betragen und vorzugsweise im Bereich um 10–200 mg liegen.
Die vorliegende Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die jedoch nicht als Beschränkung des Schutzumfangs angesehen werden sollen. Die in der vorstehenden Beschreibung und in den folgenden Beispielen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination davon als Stoff zur Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Formen dienen.
Beispiel 1
Synthese von (3R,4R,5R)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin
Die Titelverbindung wurde durch ein 6-stufiges Verfahren synthetisiert, indem von 1,6 : 2,3-Dianhydro-4-O-benzyl-β-D-mannopyranose, wie vorstehend umrissen, ausgegangen wurde:
1,6-Anhydro-4-O-benzyl-2-deoxy-2-C-vinyl-β-D-glucopyranose:
Einer gerührten Lösung von 1,6 : 2,3-Dianhydro-4-O-benzyl-β-D-mannopyranose (hergestellt wie von Tanka, T. und Cerny, M. Collection Czechoslov. Chem. Commun.: 36 (1971), 2216) (5,0 g, 21,3 mmol) in trockenem Tetrahydrofuran (nachstehend als THF bezeichnet) (25 ml) wurde einer Lösung von 1,77 M Vinylmagnesiumbromid in THF (120,5 ml, 213 mmol) zugesetzt. Das Gemisch wurde 3 Stunden bei 60°C sanft unter Rückfluss gekocht. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde langsam eine 2 M, wässrige NH₄Cl-Lösung (650 ml, pH-Wert 8) zugesetzt. Die wässrige Schicht wurde mit Ethylacetat (2 × 250 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten wurden getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt. Das Rohprodukt (4,87 g, 87%) wurde durch Flash-Chromatografie unter Verwendung von Ethylacetat/Pentan (1 : 2) als Eluent gereinigt, um 1,6-Anhydro-4-O-benzyl-2-deoxy-2-C-vinyl-β-D-glukopyranose als weiße kristalline Verbindung mit einer Ausbeute von 75,5% (4,23 g) zu erhalten. Nach Umkristallisation in Ethanol betrug der Schmelzpunkt 88–91°C. ¹³C-NMR (50 MHz, CDCl₃): δ 135.5 (CH=); 137.7, 128.3, 127.6, 127.5 (Phenyl, nachstehend als Ph bezeichnet); 117.2 (CH₂=); 103.5 (C-1); 78.8 (C-4); 74.6 (C-3); 71.3, 70.4 (C-5, OCH₂Ph); 65.4 (C-6); 51.8 ppm (C-2). ¹H-NMR (200 MHz, CDCl₃): d 7.35 (d, 5H, Ph); 5.99 (m, 1H, CH=CH₂); 5.25 und 5.17 (s, 1H und d, 1H, CH₂=); 4.63 (dd, 3H, OCH₂Ph und H-5); 4.09 und 3.75 (d, 1 H og m, 2H, H-3, H-6 og H-6'); 3.43 (s, 1H, H-4); 2.80 (breit s, 1 H, OH); 2.45 (d, 1 H, H-2). Analytische Berechnung für C₁₅H₁₈O_4: C: 68.69; H: 6.92. Gefunden: C: 68.58; H: 6.94.
1,6-Anhydro-4-O-benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-β-D-glucopyranose:
Ein Ozonstrom (0,36 mmol/Minute) wurde für eine Dauer von 43,5 Minuten durch eine Lösung von 1,6-Anhydro-4-0-benzyl-2-deoxy-2-C-vinyl-β-D-glukopyranose (3,36 g, 12,8 mmol) in Ethanol (100 ml) geleitet. Die Ozonidlösung wurde in einen Dreihalsrundkolben überführt, der mit einem Thermometer und einem eine Lösung von NaBH₄ (3,87 g, 102 mmol) in Ethanol/Wasser (1 : 1, 35 ml) enthaltenden Tropftrichter ausgestattetet war. Die NaBH₄-Lösung wurde in solcher Weise zugetropft, dass die Temperatur unter 20°C gehalten wurde (Kühlen mit einem Eisbad). Nach 45-minütigem Rühren wurde Amberlit IR 120, H⁺ (100 ml) zugesetzt. Nach weiterem 30-minütigem Rühren wurde das Ionenaustauschharz abfiltriert und mit Wasser gespült. Die Lösung wurde eingedampft und zusammen mit Methanol (3 × 80 ml) eingeengt. Der Rückstand war ein farbloser Sirup mit einer Ausbeute von 96% (3,28 g). Dieser Sirup wurde unter Verwendung von Ethylacetat/Pentan (2 : 1) und Ethylacetat als Eluent flashchromatografiert, um die Titelverbindung mit einer Ausbeute von 63% (2,14 g) als kristalline Verbindung zu erhalten. In einigen Durchgängen kristallisierte der rohe Sirup, und er wurde aus Chloroform umkristallisiert: Schmelzpunkt 111–113°C. ¹³C-NMR (50 MHz, D₂O): d 139, 130.1, 129.8 (Ph); 102.0 (C-1); 80.5 (C-4); 76.1 (C-3); 72.9 (OCH₂Ph); 67.4 (C-5); 66.2 (C-6); 61.7 (C-2'); 49.0 ppm (C-2). Analytische Berechnung für C₁₄H₁₈O_5: C: 63.15; H: 6.81. gefunden: C: 63.14; H: 6.79.
4-O-Benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-D-glukopyranose:
1,6-Anhydro-4-O-benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-β-D-glucopyranose (1,59 g, 6,0 mmol) wurde in 1 M Schwefelsäure (30 ml) durch Erwärmen unter Rück fluss gelöst. Das Anhydrid wurde 1 Stunde unter Rückfluss gekocht. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine Amberlite^® IR 67, OH^– (120 ml) enthaltende Säule gegossen. Die Säule wurde mit Wasser, gefolgt von Methanol (400 ml) gespült. Die eluierte Flüssigkeit wurde eingeengt. Der Rückstand war ein farbloser Sirup, der mit einer Ausbeute von 98% (1,67 g) erhalten wurde. Durch Flash-Chromatografie unter Verwendung von Ethylacetat und Ethylacetat/Methanol (10 : 1) als Eluent wurde das Produkt mit einer Ausbeute von 76% (1,29 g) erhalten. Eines der Anomere (β) konnte durch Kristallisation in Ethylacetat mit einer Ausbeute von 27% als weiße kristalline Verbindung erhalten werden. Schmelzpunkt: 102–105°C. ¹³C-NMR (50 MHz, D₂O): d 136.8, 128.3, 128.0 (Ph); 94.1 (C-1, β); 91.4 (C-1, a); 78.6 (C-4); 74.4 (C-3); 70.3 (OCH₂Ph, C-6, β); 69.5 (C-6, a); 60.3 (C-5); 59.1 (C-2', a); 56.6 (C-2', β); 47.7 ppm (C-2, a). ¹H-NMR (200 MHz, D₂O); 5.13 (d, 1H, H-1 (a), J_1,2 = 3.5 Hz); 4.48 (d, 1H, H-1 (β), J_1,2 = 10 Hz). Analytische Berechnung für C₁₄H₂₀O₆ × 0.3 H₂O: C: 58.04; H: 7.17. Gefunden: C: 58.07; H: 7.19.
4-O-Benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-D-xylopentodialdose:
Einer Lösung von 4-O-Benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-D- glucopyranose (1,41 g, 5,0 mmol) in Methanol (15 ml) wurde eine Lösung von Natriumperiodat (5,35 g, 25,0 mmol) in Wasser (50 ml) über eine Dauer von 15 Minuten zugetropft. Ferner wurde Methanol (25 ml) zugesetzt. Das Gemisch wurde bei 45°C 3 Stunden gerührt. Das ausgefällte Iodat wurde abfiltriert und das Gemisch eingeengt. Durch Auflösen des Rückstands in Ethylacetat/Ethanol (1 : 1, 80 ml) wurde mehr Iodat ausgefällt und abfiltriert. Die Mutterlauge wurde eingeengt und der Rückstand (2,07 g) unter Verwendung von Ethylacetat als Eluent flash-Chromatografiert. Das gereinigte Produkt wurde als gelber Sirup mit einer Ausbeute von 87% (1,09 g) erhalten, und 9% nicht umgesetztes Ausgangsmaterial (0,13 g) wurde isoliert. Das gereinigte Produkt wurde unmittelbar in der nächsten Umsetzung verwendet.
(3R,4R,SR)-3-benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin:
Einer Lösung von 4-O-Benzyl-2-deoxy-2-C-hydroxymethyl-D-xylopentodialdose (1,77 g) in Ethanol (40 ml), wurden 0,29 M NH₃ in Ethanol (162 ml) und 5% Palladium auf Kohle (300 mg) zugesetzt. Das Gemisch wurde bei 500 Psi bei 20°C für eine Dauer von 15 Stunden hydriert. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert und eingeengt. Der Rückstand (1,85 g) wurde unter Verwendung von Ethanol/NH₄OH (25%ig, wässrig)/Triethylamin (122 : 2 : 1) als Eluent flashchromatografiert, um das Produkt als farblosen Sirup (färbte sich nach Lagerung) mit einer Ausbeute von 78% zu erhalten. ¹³C-NMR (62.9 MHz, D₂O): δ 138.1, 128.1, 127.3 (Ph); 80.6 (C-3), 74.9 (C-4); 71.8 (OCH₂Ph); 62.5 (C-5'); 48.0 (C-2); 46.8 (C-6); 45.0 ppm (C-5). ¹H-NMR (500 MHz, D₂O): δ 7.3 (s; 5H, Ph); 4.65, 4.51 (2 d, 2H, OCH2Ph, J_gem = 12 Hz); 3.66 (dd, 1H, H-5a', J_5a',5b' = 10 Hz, J_5a'5 = 5.5); 3.57 (dd, 1H, H5'b, J5a',5b' = 10 Hz, J_5b',5 = 4.5); 3.41 (dd, 1H, H-4, J_3,4 = 11 Hz, J_4,5 = 9 Hz); 3.3 (breit, N-H); 3.27 (dd, 1H, H-3, J_3,2zx = 11 Hz, J_3,2eq = 4 Hz); 3.22 (dd, 1H, H-2eq, J_2eq,2ax = 11, J_2eq,3 = 4 Hz); 2.97 (dd, 1H, H-6 eq, J_6eq,6ax = 12 Hz, J_6eq,5 = 4 Hz); 2.38 (t, 1H, H-2ax, J_2ax,2eq = J_2ax,3 = 11 Hz); 2.31 (t, 1H, H-6ax, J_6ax,6eq = J_6ax,5 = 12 Hz); 1.80 ppm (m, 1H, H-5).
(3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidinhydrochlorid:
(3R,4R,5R)-3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin (0,527 g, 2,2 mmol) wurde in 0,5 M HCl (5,3 ml) und Ethanol (50 ml) gelöst, und 5% Palladium auf Kohle (300 mg) wurde zugesetzt. Das Gemisch wurde bei 101 kPa und 20°C für eine Dauer von 18 Stunden hydriert. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert und eingeengt, um das Produkt mit einer Ausbeute von 93% (0,375 g) zu erhalten. ¹³C-NMR (50 MHz, D₂O): d 70.7 og 68.1 (C-3 og C-4); 58.6 (C-5'); 46.2 og 44.4 (C-2 og C-6); 40.6 (C-5). ¹H-NMR (500 MHz, D₂O, Ph < 1, bez. 4.63 ppm): d 3.72 (dd, 1H, H-5b', J_5a'5b' = 11.5, J_5,5b' = 3.3 Hz); 3.67 (ddd, 1H, H-3, J_3,2ax = 11.2, J_3,4 = 8.9, J_3,2eq = 4.9 Hz); 3.64 (dd, 1H, H-5a', J_5a',5b' = 11.5, J_5a',5 = 6.2 Hz); 3.43 (ddd, 1H, H-2eq, J_2eq,2ax = 12.7, J_2eq,3 = 4.9, J2eq,6eq = 2.0); 3.42 (dd, 1H, H- 4, J_4,5 = 10.5, J_4,3 = 8.9 (Hz); 3.41 (ddd, 1H, H-6äqu, J_6eq,6ax = 13.4, J_6eq,5 = 3.8, J_6eq,2eq = 2.0 Hz); 2.87, 12.7, J2ax,3 = 11.2 Hz); 1.86 ppm (ddddd, 1H, H-5). Falls nötig, könnte das Piperidin unter Verwendung von Ethanol/NH₄OH (25%ig, wässrig) (10 : 1) chromatografiert werden, um das freie Piperidin zu erhalten. Analytische Berechnung für C₆H₁₃NO_3: C: 48.97; H: 8.90; N: 9.52. Gefunden: C: 48.46; H: 9.33; N: 9.17.
Beispiel 2
Versuchsprotokoll und Ergebnisse
Rattenhepatozyten wurden unter Verwendung einer zweistufigen Standardcollagenase-Technik isoliert und auf Collagen-beschichteten Kulturplatten 72 Stunden in Medium 199 unter Zugabe von Dexamethazon (0,1 μM), Penicillin/Streptomycin ((100 u/100 μg)/ml) und Insulin (1nM) gezüchtet. Innerhalb der letzten 24 Stunden wurden die Hepatozyten in Gegenwart von hohen Gehalten an Insulin (5 nM) und Glukose (15 mM) gezüchtet, was zu einem Einbau von Glukose in Glykogen führte. Deshalb imitierten zum Zeitpunkt des Versuchs die Zellen die Leber von gefütterten Tieren.
Die Versuche wurden nach 72-ständigem Züchten durch 2-maliges Waschen der Zellen und Zugabe eines 20 mM HEPES-Versuchspuffers, einschließlich ausgewogener Salze, jedoch ohne Glukose, eingeleitet. Die Testverbindung wurde gleichzeitig mit dem Versuchspuffer zugesetzt. Zu einigen Kulturen wurde nach 10 Minuten Glukagon (0,5 nM) gegeben, um die Glukoseproduktion durch Leberzellen zu stimulieren. Die in die Medien freigesetzte Glukose, welche die Glukoseproduktion der Leberzellen wiedergab, wurde 70 Minuten nach Versuchsbeginn gemessen und auf zellulären DNA-Gehalt normiert.
Phosphorylase wurde entweder von Sigma erworben oder aus Rattenlebern gemäß Stalmans et al. (Eur. J. Biochem. 49 (1974), 415) extrahiert. Die Phosphorylaseaktivität wurde wie von Bergmeyer (1983, in Meth. of Enzymatic Analysis, 2, S. 293–295, Weinheim (Hrsgb.) Verlag Chemie) beschrieben bestimmt.
Die Aktivität des Glykogen-entzweigenden Enzyms α-1,6-Glucosidase, wurde wie von Brown und Brown (1966, in Meth in Enzymology, 8: 515–524, Neufeld und Ginsburg (Hrsgb.) Academic Press) beschrieben bestimmt.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die mit der Verbindung von Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse bezüglich Grund- und Glukagon-stimulierter Glykogenolyse. Die Wirkungen werden mit denjenigen verglichen, die durch den entzweigenden Modell-Enzymhemmstoff 1-Deoxynojirimycin (nachstehend als dNOJ bezeichnet) erhalten wurden.
Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen deutlich die Fähigkeit der Verbindung von Beispiel 1, Grund- und Glukagon-stimulierte Hepazytenglukoseproduktion zu hemmen, während dNOJ nur geringfügige Wirkungen ausübte.
Tabelle 2 vergleicht die Wirksamkeit der Verbindung von Beispiel 1 mit der Wirksamkeit von dNOJ auf verschiedene zelluläre und enzymatische Aktivitäten.
Tabelle 2
Es ist aus den in Tabelle 2 vorgelegten Daten ersichtlich, dass die Verbindung von Beispiel 1 ein starker Hemmstoff für die Leberzellglukoseproduktion ist. Außerdem wird auch gezeigt, dass Phosphorylase durch diese Verbindung in ähnlich geringen Konzentrationen gehemmt wird, Im Gegensatz dazu ist die Verbindung von Beispiel 1 nur ein sehr schwacher Hemmstoff für α-1,6-Glukosidase entweder durch Leber oder durch Hefe.
Tabelle 2 zeigt auch, dass der starke Modell-Hemmstoff für Leber-α-1,6-Glukosidase weder Leberzellglukosidaseproduktion noch Phosphorylase hemmen konnte. Diese Daten stimmen mit den durch Bollen und Stalmans (Eur. J. Biochem. 181 (1980), 775) überein, die auch folgern, dass α-1,6-Glukosidasehemmung ein unzulängliches Prinzip für die Hemmung von Leberzellglukoseproduktion ist.
Schließlich zeigen die Daten, dass eine Hemmung der Leberzellglukoseproduktion durch die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I, die durch die Verbindung von Beispiel 1 veranschaulicht sind, durch die Hemmung von Phosphorylase vermittelt ist. Demzufolge können die Verbindungen der Formel I zur Hemmung sowohl der Grund- als auch der Glukagon-stimulierten Glukoseproduktion durch die Leberzellen verwendet werden.
Beispiel 3
Tabletten
Tabletten, die zur oralen Verabreichung geeignet sind und die nachstehend erwähnten Bestandteile enthalten, werden in einer an sich bekannten Weise hergestellt, indem der Wirkstoff und die Hilfsstoffe granuliert werden und dies zu Tabletten geformt wird.
Jede Tablette enthält 50 mg der Verbindung der Formel I, z. B. die Verbindung von Beispiel 1, 100 mg Lactose, 30 mg Maisstärke, 3 mg Talkumpulver, 3 mg kolloidales Siliciumdioxid und 2 mg Magnesiumstearat.
Beispiel 4
Kapseln
Kapseln, die zur oralen Verabreichung geeignet sind und die nachstehend erwähnten Bestandteile enthalten, werden in einer an sich bekannten Weise hergestellt, indem die Wirkstoffe mit den Hilfsstoffen gemischt werden und dies in Gelatinekapseln gefüllt wird.
Jede Kapsel enthält 50 mg der Verbindung der Formel I, z. B. die Verbindung von Beispiel 1, 100 mg Lactose, 30 mg Maisstärke, 3 mg Talkumpulver, 3 mg kolloidales Siliciumdioxid und 2 mg Magnesiumstearat.

Claims

Verbindungen der allgemeinen Formel I
wobei R₁ Wasserstoff, eine Monosaccharidkomponente oder Alkyl darstellt, welches ggf. mit einer oder mehrerer der folgenden Gruppen substituiert ist: Hydroxy, Hydroxyalkyl, Halogen, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, einem Trialkylammoniumion, Nitro, Formyl, Carboxy, Carboxyalkyl, Alkylthio, Alkenyl, Phenyl und Alkylphenyl, oder R₁ zusammen mit einem angrenzenden Stickstoffatom aus dem Piperidinkern den Rest eines Ions einer quartären Ammoniumbase darstellt, welcher zwei Alkylgruppen enthält, die ggf. mit einer oder mehrerer der folgenden Gruppen substituiert sind: Hydroxy, Hydroxyalkyl, Halogen, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, einem Trialkylammoniumion, Nitro, Formyl, Carboxy, Carboxyalkyl, Alkylthio, Alkenyl, Phenyl und Alkylphenyl; R₂ Wasserstoff ist; R₃ Hydroxy oder Halogen, vorzugsweise Fluor oder Chlor, ist; R₄ Hydroxy oder Halogen, vorzugsweise Fluor oder Chlor, ist; R₅ Hydroxymethyl, Hydroxyethyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Fluormethyl oder Chlormethyl ist; R₆ Wasserstoff ist; unter dem Vorbehalt, dass die Verbindungen mindestens 2 freie oder geschützte Hydroxygruppen, vorzugsweise zwei freie Hydroxygruppen, enthalten; und unter dem Vorbehalt, dass es anders als (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidine ist; und Salze hiervon.
Verbindungen nach Anspruch 1, die mindestens 3 freie oder geschützte Hydroxygruppen, vorzugsweise 3 freie Hydroxygruppen, enthalten.
Verbindungen nach Anspruch 2, wobei die ggf. geschützten Hydroxygruppen die Substituenten R₃, R₄ und R₅ sind oder in diesen Substituenten vorhanden sind.
Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei R₁ Wasserstoff, eine Monosaccharidkomponente oder Alkyl, vorzugsweise Methyl ist, oder R₁ zusammen mit dem angrenzenden Stickstoffatom ein Dialkylammoniumion, vorzugsweise ein Dimethylammoniumion, ist.
Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei R₃ Hydroxy ist.
Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei R₄ Hydroxy ist.
Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei R₅ Hydroxymethyl ist.
Verbindung nach einem der vorangegangenen Ansprüche oder 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin oder (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin oder 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Verwendung als ein Arzneimittel.
3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Verwendung als ein Arzneimittel.
(3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Verwendung als ein Arzneimittel.
Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin oder (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin oder 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, die eine Wirkung als ein Leber-Glykogenphosphorylase-inhibitorisches Mittel hat.
Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin oder (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin oder 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung von Diabetes.
Verwendung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin oder (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin oder 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, die die Glucoseproduktion von der Leber inhibiert.
Pharmazeutische Zusammensetzung enthaltend eine Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 3,4-Dihydroxy-5-methylpiperidin oder (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin oder 3-Benzyloxy-4-hydroxy-5-hydroxymethylpiperidin und einen pharmazeutisch geeigneten Träger.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Verbindung (3R,4R,SR)-3,4-Dihydroxy-5-hydroxymethylpiperidin ist.